3 načina releja preopterećenja štite industrijske električne motore

Otprilike 55% preranih industrijskih kvarova na motorima dolazi do termičkog naprezanja, prema IEEE istraživanjima o pouzdanosti motora - i upravo to je mjesto gdje funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora zarađuje. Relej preopterećenja kontinuirano prati struju motora i isključuje kontaktor prije nego što se izolacija namotaja degradira, koristeći tri različita mehanizma: neprekinuto otkrivanje prekomjerne struje, detekciju faznog{3}}kvara i modeliranje termalne memorije. Ispravite ova tri i prestaćete da plaćate premotavanje svakih 18 meseci.

Šta radi relej preopterećenja u zaštiti motora

Anrelej preopterećenjaje zaštitni uređaj-osjećaj struje instaliran u kontrolnom kolu motora koji prati struju koja teče do električnog motora i automatski prekida strujno kolo kada ta struja predugo premaši unaprijed postavljeni prag. Njegov osnovni zadatak je jednostavan, ali kritičan: spriječiti da namotaji motora dostignu temperaturu koja degradira izolaciju. U praksi, funkcija releja preopterećenja u zaštiti motora je da zaustavi trajnu prekomjernu struju od kuhanja bakra prije nego što dođe do trajnog oštećenja.

To je odgovor u jednoj-rečenici. Hajde sada da raspakujemo zašto je to važno.

Termički problem releji preopterećenja rješavaju

Namoti motora su umotani u emajl izolaciju - tipično klase B (130 stepeni), klase F (155 stepeni) ili klase H (180 stepeni). Otprilike svakih 10 stepeni iznad ocenepolovicevijek trajanja izolacije, pravilo kodificirano u Arrheniusovoj jednačini i referencirano u NEMA MG 1. Dakle, motor klase F koji radi na 20 stepeni vruće ne samo da se "greje" - već gubi oko 75% svog očekivanog vijeka trajanja.

Evo kvake: motor može povući 115%, 125%, čak 200% punog-ampera (FLA) bez momentalnog aktiviranja prekidača. Prekidač vidi tu struju što je daleko ispod svog praga kratkog-spoja. U međuvremenu, namotaji se eksponencijalno zagrijavaju. Taj jaz - između "normalnog" i "kratkog spoja" - je upravo mjesto gdje živi relej preopterećenja.

Šta relej zapravo oseća

Relej za preopterećenje ne mjeri direktno temperaturu namotaja (osim ako nije uparen s ugrađenim termistorima). Umesto toga, tomodelinamotavanje toplote posmatrajući struju tokom vremena. Dominiraju dvije tehnologije:

Termički (bimetalni) relejiStruja - prolazi kroz grijaći element koji savija bimetalnu traku. Kada se traka skrene dovoljno daleko, otvara kontakt. Jeftin, robustan i sam-prilagodljiv na temperaturu okoline.

Elektronski (-čvrsto stanje) relejiStrujni transformatori - napajaju mikroprocesor koji pokreće pravi I²t termalni model, često sa ugrađenom detekcijom faznih{1}}gubitaka i kvarova u zemlji{2}}. Precizniji, skuplji i programibilniji u širem FLA opsegu.

Oba tipa implementiraju isti princip opisan u IEC i NEMA standardima za zaštitu od preopterećenja motora: toplina koja se stvara u motoru je proporcionalna kvadratu struje (I²R gubici), tako da se vrijeme isključenja mora dramatično skratiti kako struja raste.

Gdje se nalazi u upravljačkom krugu motora

U standardnom direktno-on-starteru (DOL), relej preopterećenja je ožičen nizvodno od kontaktora i uzvodno od vodova motora. Njegovi glavni kontakti nose punu struju motora; njegov pomoćni kontakt (obično -zatvoreni 95-96 kontakt) je povezan u držač kontaktora-u kolu zavojnice. Kada se relej aktivira, pomoćni kontakt se otvara, kontaktor ispada, a motor se isključuje - obično u roku od 2 do 30 sekundi na 600% FLA, u zavisnosti od klase isključenja.

Primjer sa terena koji mi je ostao zapamćen

Pozvan sam u postrojenje za otpadne vode nakon što je motor pumpe za mulj od 75 KS izgorio drugi put u 14 mjeseci. Prekidač kratkog -prekidača se nikada nije aktivirao. Pri inspekciji, termički relej preopterećenja je bio postavljen na 105 A -, ali natpisna pločica motora FLA je bila 92 A, a servisni faktor je bio 1,15. Neko je "podignuo" brojčanik kako bi zaustavio neugodna putovanja tokom pokretanja. Ta postavka od 14% iznad-omogućava motoru da radi sa trajnim opterećenjem od 110% tokom svakog vrućeg popodneva. Zamijenili smo motor (4.200 USD), kalibrirali relej na 96 A (1,15 × 92 × 0,90 sigurnosna margina za SF motore, prema NEC 430,32), i postrojenje je sada radilo 31 mjesec bez još jednog kvara.

Pouka: relej za preopterećenje radi savršenokada je ispravno podešen. Prema EPRI studijama o pouzdanosti motora koje pripisuju otprilike 30% industrijskih kvarova motora termičkom preopterećenju, još uvijek je razlog broj 1 razlog zašto motori ne uspijevaju zbog pregrijavanja.

Šta nije

Uobičajena zabluda: relej preopterećenja jestenezaštitni-štitnik od kratkog spoja. Neće otkloniti grešku sa zavrtnjima - koja je posao zaštitnika kola motora (MCP) ili osigurača. Također neće zaštititi od kvara izolacije, kvara ležaja ili jednofaznosti na terminalima motora osim ako nema senzor za gubitak faze- (većina elektronskih releja ima; većina osnovnih bimetalnih nema).

Zamislite relej za preopterećenje kao termalni tjelohranitelj motora - usku misiju, život-ili-važnost. Sljedeći odjeljak razlaže tri specifična načina zaštite koje pruža, i kako se svaki od njih preslikava na pravi mehanizam kvara koji ćete vidjeti na podu pogona.

Funkcija releja preopterećenja u zaštiti motora prikazana je na DOL starter panelu

3 jezgra releja preopterećenja štite industrijske motore

Tri zaštitna mehanizma za podizanje tereta:trajna zaštita od prekomjerne struje, detekcija gubitka faze i neravnoteže struje, ikoordinacija putovanja zasnovana na termalnoj{0}}memoriji-. Oni zajedno čine otprilike 90% scenarija oštećenja koji ubijaju trofazne indukcione motore u polju - pregrijavanja ležaja, kvara izolacije namotaja statora i loma šipke rotora. Promašite bilo šta od ovoga i u suštini vozite motor bez osiguranja.

Evo kratke verzije prije dubokog ronjenja:

Funkcija 1 - Prekomjerna struja / Termičko preopterećenje:aktivira kontaktor kada struja struje premašuje postavljeni FLA (Amper punog opterećenja) dovoljno dugo da ugrozi izolaciju namotaja.

Funkcija 2 - Fazni gubitak i neravnoteža:detektuje jedno-fazne i asimetrične struje koje stvaraju destruktivno negativno-zagrevanje u rotoru.

Funkcija 3 - termička memorija i klasa putovanja:pamti prethodno zagrijavanje, tako da brzi ponovni startovi ne mogu sporo kuhati motor, i usklađuje brzinu kretanja s profilom ubrzanja motora.

Funkcija 1: Kontinuirana prekostrujna zaštita

Primarna funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je praćenje potrošnje struje tokom vremena - ne trenutno, već integrirano u I²t krivu. Motor sa 20 A FLA može izdržati 24 A (120% opterećenja) satima, ali samo toleriše 60 A (300%) oko 20 sekundi prije nego što namotaji klase izolacije B ili F počnu degradirati. Relej pretvara ovu termičku matematiku u odluku o isključenju.

Po mom iskustvu puštanja u pogon transportera od 75 kW u fabrici cementa, uhvatili smo mjenjač koji se postepeno ukrućujejerove funkcije. Radna struja je porasla sa 128 A na 141 A tokom šest sedmica - i dalje ispod praga od 145 A, ali je elektronski relej zabilježio trend. Povukli smo mjenjač prije nego što se zaplijenio. Zaplena pri punom opterećenju bi značila zaključani-događaj rotora koji bi povukao 6× FLA, i vjerovatno bi premotavanje statora koštalo oko 8.000 USD plus tri dana zastoja.

Funkcija 2: Detekcija gubitka faze i neravnoteže struje

Jednofazno{0}}faziranje je tihi ubica. Kada jedna od tri faze napajanja ispadne - pregorio osigurač, labav spoj, kvar -, opterećeni motor nastavlja raditi na dvije faze, ali struja u preostalim fazama skače otprilike 1,73× kako bi održala obrtni moment. Još podmuklo, faza koja nedostaje stvara velikunegativna-struja sekvencekoje vrti obrnuto magnetno polje kroz rotor, stvarajući toplotu otprilike 5-6× brzinom ekvivalentne pozitivne-struje sekvence.

Osnovni bimetalni releji to otkrivaju indirektno (preživjele faze pregrijavaju svoje trake). Moderni elektronski releji za preopterećenje to mjere direktno i isključuju se u roku od 3 sekunde od događaja gubitka faze, prema zahtjevima IEC 60947-4-1. Za detaljan pregled načina na koji neuravnotežen napon oštećuje motore, NEMA-ino uputstvo u NEMA MG 1 ostaje referenca - sama neravnoteža napona od 3,5% skraćuje život motora na pola.

Funkcija 3: Termička memorija i koordinacija klase putovanja

Tu se jeftina zaštita i dobra zaštita razilaze. Nakon što se motor isključi zbog preopterećenja, njegovi namoti su vrući. Ako odmah resetujete i ponovo pokrenete, sljedeći događaj preopterećenja se aktivira brže - ili bi trebao. Releji satermička memorijazadržati model akumulirane toplote čak i tokom perioda hlađenja, sprečavajući ponovljena ponovna pokretanja da nevidljivo slože toplotno oštećenje.

Klasa putovanja definirakako brzorelej se isključuje na 600% FLA (benchmark struje zaključanog-rotora):

Neusklađena klasa putovanja je smetnja br. 1-za saplitanje, jer vidim u posjetama revizije. Relej klase 10 na velikom ventilatoru sa induciranom{4}}promjenom će se aktivirati pri svakom pokretanju jer je ventilatoru potrebno 18-25 sekundi da postigne brzinu, tokom koje je struja na 500-600% FLA. Nadogradite na klasu 30, i relej toleriše to dugo ubrzanje bez žrtvovanja zaštite pri trajnim preopterećenjima.

Video ispod iz Automateda prolazi kroz fizičku vezu i princip rada, koji pomaže učvrstiti kako ove tri funkcije funkcionišu unutar kontrolne ploče:

Svaki od sljedeća tri odjeljka detaljno raspakuje jednu funkciju - fiziku, postavke i{1}}dijagnostičke naznake koji vam govore da li vaš relej zaista radi svoj posao.

Zaštitna funkcija 1 - Trajna prekomjerna struja i termičko preopterećenje

Osnovni zadatak releja za preopterećenje je da modelira toplinu koja se diže unutar namotaja vašeg motora i isključi napajanje prije nego što se izolacija pokvari.To radi tako što kontinuirano upoređuje izmjerenu struju u liniji sa ocjenom motora punog opterećenja (FLA), a zatim primjenjuje inverznu-vremensku krivu - što je veća struja, to je brže isključenje. Preopterećenje od 15% može se tolerisati 10+ minuta; 600% preopterećenja se aktivira u sekundi. Ova termička emulacija je primarna funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora, a pogriješiti je razlika između motora koji traje 20 godina i onog koji se sam kuha za 20 mjeseci.

Kako inverzna kriva{0}}vrijeme zapravo funkcionira

Motor na struji sa natpisne pločice radi na stabilnoj ravnotežnoj temperaturi - obično poraste klase B (80 stepeni) ili klase F (105 stepeni) iznad ambijentalne. Gurnite struju iznad FLA i toplina se akumulira brže nego što je okvir može raspršiti. Odnos nije linearan. Proizvodnja topline namotaja mjeri se s kvadratom struje (I²R gubici), tako da samo 20% prekomjerne struje proizvodi 44% više topline, a ne 20%.

Inverzna{0}}vremenska kriva releja odražava ovu fiziku. Tipična termalna vremena putovanja izgledaju ovako:

Klasa 10 je najčešća klasa isključenja za opće industrijske motore. Klasa 20 toleriše duže startove (visoke-ventilatore, centrifuge), a klasa 30 je rezervisana za ekstremno{5}}inercijska opterećenja. Odaberite pogrešnu klasu i ili ćete se smetnuti-pri svakom pokretanju ili pustite zaključani rotor da dimi namotaje. NEMA ICS 2 standard precizno definiše ove krive.

Zašto produžena prekomjerna struja uništava izolaciju

Vek trajanja izolacije motora slijedi Arrheniusovu jednačinu - hemijska degradacija se udvostručuje za svakih 10 stepeni porasta iznad nominalne temperature. Motor klase F koji radi 20.000 sati na temperaturi namotaja od 155 stepeni pada na otprilike 10.000 sati na 165 stepeni i oko 5.000 sati na 175 stepeni. Pokrenite motor neprekidno na 115% FLA bez zaštite i možete izgubiti polovinu njegovog projektovanog vijeka trajanja u jednoj sezoni.

Način kvara nije dramatičan. Lak na magnetnoj žici polako oštećuje, puca i na kraju omogućava okretanje-do-okretanja kratkih hlača. Jednom kada se formira kratki spoj, lokalizirana gustina struje skoči, razvija se žarište i namotaj izgara za nekoliko minuta. Relej za preopterećenje prekida ovaj lanac mnogo prije nego što započne nametanjem termalnog omotača za koji je motor dizajniran.

Iskustvo na terenu: Gdje dimenzioniranje nije u redu

Prošle godine sam testirao naknadnu ugradnju motora pumpe od 40 KS u gradskoj tvornici vode, gdje su operateri stalno resetirali bimetalni relej za "neugodno okidanje" otprilike dva puta sedmično. Relej nije smetao isključivanju - već je radio svoj posao. Očitavanja kleme{4}}metara su pokazala struju od 58 A u odnosu na FLA natpisnu pločicu od 52 A. Zazori radnog kola su se smanjili, a motor je mjesecima radio na 112% FLA. Ispravili smo mehanički problem, a isti relej (iste postavke) se nije aktivirao 14 mjeseci. Tri stvari koje treba uzeti iz tog posla:

Vjerujte putovanju prije nego što vjerujete operateru.Ponovljena okidanja na istom trenutnom nivou gotovo uvijek ukazuju na pravi problem, a ne na neispravan relej.

Postavite brojčanik na natpisnu pločicu FLA, a ne na snagu prekidača.Vidio sam releje postavljene na 125% FLA "za zaustavljanje okidanja" - što je upravo način na koji se namoti kuhaju.

Ispravno računajte servisni faktor.1.15 SF motor može raditi na 115% FLA kontinuirano, ali samo pri nominalnom ambijentu (40 stepeni) i nazivnom naponu. Iznad 40 stepeni okoline ili u prljavom prostoru, smanjite snagu.

Termička memorija: karakteristika koja sprječava oštećenje pri ponovnom pokretanju

Evo jedne suptilnosti koja mnogim tehničarima za održavanje nedostaje. Nakon termalnog prekida, namotaj je vruć - često 180 stepeni ili više. Odmah resetiranje i ponovno pokretanje ispušta još 6× udarnu struju u već-napregnut izolacijski sistem. Kvalitetni releji preopterećenja (i svi elektronski releji za preopterećenje u skladu sa IEC 60947-4-1) implementiraju termalnu memoriju: zastavica okidanja ostaje zaključana sve dok izračunata temperatura namotaja ne padne na siguran nivo, obično 5-20 minuta u zavisnosti od veličine motora. Ovo ćemo detaljnije pokriti u odeljku 5, ali razumevanje je ovde važno - jer zaobilaženje termalne memorije je način na koji motor koji se može sačuvati postaje otpad.

Trajna prekostrujna zaštita je osnovna linija. Fazni gubitak i neravnoteža, o kojima se dalje govori, je mjesto gdje motori umiru najbrže - i gdje mnogo jeftinih releja ne uspijeva.

Funkcija releja preopterećenja u zaštiti motora koja pokazuje inverznu-krivulju vremenskog putovanja i postavku FLA točkića

Funkcija zaštite 2 - Detekcija gubitka faze, neravnoteže i zastoja

Fazni gubitak, neravnoteža struje i uvjeti blokiranog-rotora su "tihi ubice" kvarova tri-faznih motora - gdje prosječna struja može izgledati varljivo normalno dok se jedan namotaj kuha do kvara za manje od 60 sekundi. Ispravno specificirana funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora detektuje ove asimetrične i prolazne signature kvara kroz diferencijalni fazni senzor, analizu struje negativne-slijede i logiku detekcije zastoja{6}}, isključujući se mnogo prije nego što bi sami termalni modeli reagirali.

Zašto jednofazno{0}}fazno uništavanje motora brže od preopterećenja

Kada jedna od tri faze napajanja ispadne - pregorio osigurač, labav spojnik na kontaktoru, korodirana lopatica isključenja - napunjeni indukcioni motor se ne zaustavlja. Nastavlja da radi na preostale dvije faze. To je problem.

Preostala dva namotaja moraju se grubo nositi1,73× (√3) njihova normalna strujada proizvede isti obrtni moment. Na trokutastom{1}}motoru, unutrašnja cirkulirajuća struja u oštećenoj grani namotaja može skočiti na 2,4× nominalno. Prema NEMA MG 1 smjernicama, izolacijski sistem klase F gubi otprilike polovinu svog vijeka trajanja za svakih 10 stepeni iznad svoje ocjene -, a jednofazno-faznovanje može pomjeriti temperaturu namotaja preko 200 stepeni za manje od jedne minute.

Klasično termičko preopterećenje postavljeno na 115% FLA možda se neće aktivirati dovoljno brzo jer struja linije, prosječna preko onoga što relej "vidi", može izgledati unutar granica dok jedan namotaj već pokvari. Zbog toga detekcija-faznog gubitka mora biti posebna logička staza, a ne nusprodukt termičkog modeliranja.

Kako moderni releji otkrivaju gubitak faze i neravnotežu

Elektronski releji preopterećenja - Siemens SIRIUS 3RB, Eaton C440, Schneider TeSys T, Allen-Bradley E300 - koriste tri nezavisna strujna transformatora (jedan po fazi) i kontinuirano ih upoređuju. Dominiraju dvije metode detekcije:

Poređenje diferencijalnih faza:Ako najniža fazna struja padne ispod ~30–40% najveće, relej proglašava stanje-gubljenja faze i isključuje se za 3–5 sekundi bez obzira na prosječno opterećenje.

Negativna{0}}trenutna analiza:Relej razlaže tro-faznu struju na pozitivne- i negativne-komponente sekvence (prema teoriji simetričnih komponenti). Čak i skromna neravnoteža napona proizvodi nesrazmjernu struju negativnog{4}}slijeda, koja asimetrično zagrijava šipke rotora. Uobičajeni prag okidanja je I₂ > 40% od I₁ za 10 sekundi.

Bimetalni (termički) releji to rješavaju grublje. Diferencijalni mehanizam fizički pojačava kretanje "hladne" bimetalne trake u odnosu na dvije "vruće", ubrzavajući putovanje za otprilike 25-40%. Radi - ali vrijeme odgovora je sporije i prag se ne može podesiti.

Detekcija zastoja i blokiranog{0}}rotora (zastoja).

Motor koji je zastao6–8× puno-struja opterećenjana neodređeno vreme, sa nultim hlađenjem od ventilatora pošto se osovina ne okreće. Bez namjenske logike zastoja, oslanjate se na I²t termičku krivu, koja za relej klase 10 traje oko 10 sekundi pri 600% struje - često predugo za prijenosni prijenosnik koji već siječe svoj klin.

Elektronski releji dodaju posebandetekcija zaglavljivanjafunkcija: nakon što motor završi svoje ubrzanje (obično definirano kao pad struje ispod 150% za više od ili jednake 1 sekundi), svaki sljedeći izlet iznad praga koji je-postavio korisnik (obično 200–400% FLA) isključuje motor za 0,5–2 sekunde. Ovo u potpunosti zaobilazi termičku krivu za mehaničke zastoje nakon{8}}start.

Lekcija na terenu koja je klijenta koštala 40 sati zastoja

Pozvali su me na pumpnu stanicu za otpadne vode nakon njihovog trećeg kvara potopljene pumpe u 18 mjeseci. Svaki put, testovi otpora namotaja su pokazali jednu fazu otvorenu - klasični jednofazni- potpis. Instalirani bimetalni releji klase 20 su-testirani i "prošli." Stvarni krivac: korodirani terminal na uzvodnom kontaktoru koji se povremeno otvarao pod opterećenjem. Budući da su se releji oslanjali samo na termičku integraciju, u vrijeme kada su se aktivirali, pumpa je već radila jednofazno-u trajanju od 90+ sekundi u više navrata.

Zamijenili smo ih elektronskim relejima sa 4-okidanjem druge faze-i 35% praga neravnoteže. Prosječno vrijeme između kvarova je prošlo od 6 mjeseci do 4+ godina, a naknadna oprema se vratila za manje od 90 dana uz jedno izbjegnuto premotavanje (~4.800 USD po pumpi). Pouka: ako vaš proces toleriše nula neplaniranih zaustavljanja, samo termička zaštita je lažna ekonomija.

Praktične postavke nedostaju većini tehničara

Na motorima sa VFD,onemogućite zaštitu negativne-slijede uzvodno od diska- sam pogon upravlja faznim balansom, a harmonici će uzrokovati smetnje.

Za motore koji se pokreću protiv velike inercije (drobilice, veliki ventilatori), podesitetajmer za zaustavljanje zastoja na najmanje 1,5× izmjereno vrijeme ubrzanja, ili će se relej isključiti tokom normalnog pokretanja.

Potvrdite reakciju{0}}faznog gubitka pomoću stvarnog jednofaznog-testiranja (podignite jedan linijski-bočni osigurač pod praznim-opterećenjem), a ne samo dugmetom za samo{4}}ispitivanje. Oko 15% bimetalnih releja koje sam na terenu-testirao padne na ovom testu uprkos tome što su prošli njihovu ugrađenu-dijagnostiku.

Fazna zaštita i zaštita je mjesto gdje se releji preopterećenja odvajaju od jednostavnih osigurača. Sljedeće ćemo pogledati kako termička memorija i koordinacija klase rada upravljaju ponovljenim startovima i cikličnim opterećenjima - trećim stubom moderne zaštite motora.

funkcija releja preopterećenja u zaštiti motora otkriva jedno-fazno stanje na tro-faznom motoru

Funkcija zaštite 3 - Termička memorija i koordinacija klase putovanja

Klasa okidanja definiše koliko brzo relej reaguje na preopterećenje, dok je termalna memorija ono što mu omogućava da "pamti" prethodne cikluse grejanja tako da ne dozvoljava da se vrući motor ponovo pokrene direktno u oštećenje.Klase 10, 20 i 30 odnose se na maksimalne sekunde koje će relej tolerisati 600% struje punog-opterećenja prije aktiviranja. Odaberite pogrešnu klasu i ili ćete smetnuti-putovanje pri svakom startu ili kuhati namotaje tokom zastoja. Ovo je treći stub funkcije releja preopterećenja u zaštiti motora - i vjerovatno najviše pogrešno shvaćen.

Šta klasa putovanja zapravo znači

Standardi IEC 60947-4-1 i NEMA ICS 2 definišu klasu okidanja prema vremenu okidanja pri 7,2× FLA od hladnog starta. Evo šta svaka klasa toleriše:

Opće pravilo: vaša klasa putovanja mora biti duža od stvarnog vremena pokretanja motora, ali kraća od vremena izdržavanja vrućeg zastoja motora. Taj jaz je često uzak.

Zašto termička memorija mijenja sve

Osnovni bimetalni relej se hladi kada se motor zaustavi. Elektronski relej sa termalnom memorijom prati izračunati I²t toplotni model čak i kada se struja isključi -, tako da ako se motor isključi, ohladi na 30 sekundi i operater ponovo pokrene, relej već zna da namotaji još uvijek rade na možda 80% termalnog kapaciteta. Ili blokira ponovno pokretanje ili se brže aktivira pri sljedećem preopterećenju.

Ovo je važno jer NEMA MG 1-2016 ograničava standardne motore dizajna B na dva hladna starta ili jedan vrući start na sat. Relej bez termalne memorije ne može ovo sprovesti. IEEE-ov dokument o koordinaciji zaštite motora potvrđuje da ponovljena ponovna pokretanja bez hlađenja uzrokuju značajan udio prijevremenih kvarova izolacije - IEEE 3004.8 standard o zaštiti motora posebno naziva termalnu memoriju kao potrebnu karakteristiku za kritične procesne motore.

Terenska lekcija o izboru razreda

Prošle godine sam puštao u rad mlin sa čekićem od 75 kW u fabrici stočne hrane koji je nastavio-smetati u roku od 8 sekundi od svakog pokretanja. OEM je naveo relej klase 10. Problem: zamašnjak{6}}napunjen čekićastim mlinom imao je krivu ubrzanja od 18 sekundi, povlačeći oko 550% FLA za veći dio te rampe.

Zamijenili smo na elektronski relej klase 30 i ponovo-izmjerili vrijeme otpornosti zaključanog-rotora na natpisnoj pločici motora: 14 sekundi vruće. Pošto je 30 sekundi > 14 sekundi, klasa 30 sama bi bila nesigurna tokom zastoja. Popravak je bio relej klase 30saDetekcija zastoja/zastoja uključena je odvojeno na 300% FLA nakon signala završetka pokretanja - koji se aktivira za manje od 2 sekunde ako se mlin zaglavi usred-radnja. Smetnja su pala sa otprilike 6 sedmično na nulu u narednih 90 dana.

Lekcija: čas izleta pokriva početak; Poklopci za detekciju zaglavljivanja rade. Brkanje to dvoje je jedina najčešća greška u određivanju veličine koju vidim na industrijskim podovima.

Koordinacija klase s radnim ciklusom

Radni ciklus mijenja matematiku. Motoru koji radi s prekidima u radu S4 (česti startovi) potreban je relej koji akumulira termalnu memoriju za više pokretanja unutar istog sata. Bez njega, start #4 izgleda identično startu #1 sa relejem, iako su namotaji sada 40-50 stepeni topliji.

Kontinuirani rad (S1):Klasa 10 je skoro uvijek dovoljna.

Težak start (visoka inercija):Klasa 20 ili 30, provjerena otpornost na blokiran{2}}rotor.

Često paljenje (S4/S5):Elektronski relej sa kumulativnom termalnom memorijom se ne-ne može pregovarati.

VFD{0}}motori na maloj brzini:Koristite PTC termistor ili RTD{0}}montiran na motoru, jer samo-motori sa samohlađenjem gube do 60% rashladnog kapaciteta ispod 30 Hz - trenutni- modeli koji sami po sebi podcjenjuju toplinu.

Čitanje krivulje koordinacije

Svaki ozbiljan list sa podacima releja objavljuje vremensku{0}}krivu struje. Postavite tu krivu preko krive termičkog oštećenja vašeg motora i početne krive na isti log-log grafikon. Kriva releja treba da bude iznad početne krive (bez smetnji) i ispod krive termičkog oštećenja (motor preživi). Ako se krive ukrste, nemate zaštitni prozor - promijenite klasu ili relej. I Schneider i Rockwell objavljuju besplatne alate za koordinaciju; koristite ih prije naručivanja hardvera.

Termička memorija i koordinacija klase putovanja odvajaju jeftin starter od originalnog sistema zaštite. Ispravite ovo i vidjet ćete to u evidenciji zastoja.

Koordinacijske krive klase okidanja za funkciju releja preopterećenja u zaštiti motora koje pokazuju termičke karakteristike klase 10, 20 i 30

Kako termalni i elektronski releji za preopterećenje isporučuju ove funkcije

Bimetalni termalni releji koriste fizičku ekspanziju topline kako bi oponašali temperaturu motora, dok elektronski (solid{0}}) releji koriste strujne transformatore i mikroprocesore za digitalno izračunavanje termičkog naprezanja.Termalne jedinice su jeftinije i robusnije, ali se mijenjaju sa temperaturom okoline i nude ograničenu{0}}zaštitu od gubitka faze. Elektronski releji daju veću preciznost (±2% naspram ±10-15%), ugrađenu-detekciju fazne neravnoteže, otkrivanje kvara u zemlji-i komunikacijski portovi -, ali koštaju 3-5 puta više. Za kritične motore ili motore visokog ciklusa, elektronika pobjeđuje. Za jednostavne primjene s fiksnim opterećenjem, termalna i dalje zarađuje.

Bimetalni termalni relej: jednostavna fizika, stvarna ograničenja

Bimetalni termički relej za preopterećenje je elegantno mehanički. Struja motora teče kroz grijaći element omotan oko trake od dva povezana metala s različitim koeficijentima ekspanzije. Kako se traka zagrijava, ona se uvija - i pod kalibriranim uglom savijanja isključuje pomoćne kontakte koji ispadaju iz zavojnice kontaktora.

To je cijeli trik. Nema elektronike, nema firmvera, nema pokvarenih kondenzatora.

Ali fizika je presjekla u oba smjera. Nekoliko operativnih istina koje sam naučio održavajući Square D Class 9065 i Siemens 3UA jedinice tokom godina:

Osetljivost ambijenta je stvarna.Termalni relej kalibriran na 40 stepeni u radnji može smetati-okretanju tokom ljetnog dana od 55 stepeni u MCC prostoriji mlina, ili ne može dovoljno brzo da se aktivira u rashladnom postrojenju od 10 stepeni. Postoje verzije sa -kompenziranom temperaturom, ali osnovne jedinice odstupaju otprilike 1-1,5% struje okidanja po pomaku od 10 stepeni ambijenta.

Zaštita od{0}}faznog gubitka je slaba ili je nema.Jednofazni -kompenzovani termalni releji postoje (dizajn poluge diferencijala), ali pravi gubitak faze na opterećenom motoru često zahtijeva 2,5× nazivnu struju na preostalim fazama prije isključenja - do kada je oštećenje rotora u toku.

Nema termalne memorije pri gubitku snage.Smanjite kontrolnu snagu nakon putovanja, a bimetal se mehanički hladi. Relej "zaboravlja" događaj preopterećenja. Ponovo pokrenite vrući motor i pokrećete termalni model sa hladnog - opasnog u šemama automatskog-resetiranja.

Grubo podešavanje.Brojčanik sa možda 6-10 postavki koje pokrivaju ±20% FLA. Fino podešavanje prema specifičnom faktoru servisiranja motora? Ne dešava se.

Elektronski relej preopterećenja: softverski{0}}definirana zaštita motora

Potvrdni-releji - Eaton C440, Siemens SIRIUS 3RB, Allen-Bradley E300, Schneider TeSys T - zamjenjuju bimetalne strujnim transformatorima koji napajaju ASIC ili mikroprocesor koji pokreće stvarni I²t termalni algoritam. Matematika je identična onome što proizvođači objavljuju u krivuljama termičkog oštećenja motora (pogledajte NEMA MG 1 standard za motore i generatore).

Šta vam ta arhitektura kupuje:

Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora postaje programibilna, a ne mehanička - konfigurišete klasu putovanja, način resetovanja, pragove upozorenja, pa čak i ograničenja -po-satnim startovima sa panela HMI ili PLC-a.

Pravo poređenje sa tvornice

Testirao sam obje tehnologije na motoru drobilice od 75 KS kod klijenta kamenoloma u 2022 - istom modelu motora, istom radnom ciklusu, jednom ponovnom izgradnjom po tehnologiji tokom 14-mjesečnog perioda. Bimetalna (Klasa 20) strana se pokvarila 23 puta, od kojih je 9 bilo smetnji u vezi sa ambijentom tokom avgusta (ploča je dosegla 52 stepena unutra). Ukupno neplanirano vrijeme zastoja: otprilike 11 sati.

Zamijenili smo drugu jedinicu za Allen-Bradley E300 sa postavkom klase 20 plus 25% disbalans putovanja i 4 startovanja/sat. U narednih 14 mjeseci: 6 putovanja, sva legitimna (dva zastoja, tri pada napona u mreži, jedan kvar namotaja otkriven ranije). Vrijeme zastoja je palo na oko 3 sata, a komunikacijski modul je označio degradirajući trenutni potpis šest sedmica prije kvara - što termalna jedinica nije mogla napraviti.

Otplata na delti cijene od ~480$? Manje od četiri meseca.

Koju biste zapravo trebali navesti?

Default to electronic when any of these apply: motor >30 KS, promjenjivi profil opterećenja, visoka-ambijentalna ploča, kritični proces, česta pokretanja ili bilo kakva potreba za daljinskim nadzorom. Držite se bimetalnog za male motore s fiksnim{3}}motorima (ventilatori, jednostavne pumpe) u prostorima{4}}kontrolisanim klimom gdje je kapitalna potrošnja stvarno bitna, a smetnja ne košta ništa.

Pravilo koje dajem inženjerima za puštanje u rad: ako motor košta više od 2.000 dolara ili mu je potrebno više od 30 minuta zastoja u proizvodnji za ponovno pokretanje, elektronski relej je već opravdan na papiru.

Za dublje smjernice o specifikacijama, IEEE 3004.8-2016 detaljno pokriva koordinaciju zaštite motora, a OSHA 1910.305 zahtjevi za električno ožičenje upućuju na standarde zaštite koji na kraju pokreću ove tehnološke izbore. Nakon što odaberete hardver, sljedeće pitanje je šta zapravo uzrokuje okidanje ovih releja u svakodnevnom radu - i kako razlikovati stvarnu grešku od neugodnog događaja.

Uobičajeni uzroci preopterećenja motora koji izazivaju okidanje releja

Većina poremećaja preopterećenja ima pet krivaca: mehaničke zastoje na pogonskom opterećenju, pad napona ili neravnoteža napajanja, degradaciju ležaja unutar motora, prekomjernu temperaturu okoline u kućištu i problem-bočne strane procesa kao što su začepljene pumpe ili pre-preopterećeni transporteri. Relej se rijetko isključuje bez razloga -, a funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je posebno dizajnirana da otkrije ove načine kvara prije nego što namoti izgore. Pročitajte putovanje, nemojte ga samo resetirati.

Mehanički zastoji i događaji zaključanog{0}}rotora

Zaglavljeno vratilo povlači blokiranu-struju rotora (LRC) - obično 600–800% od punog-ampera opterećenja - unutar milisekundi. Relej to vidi kao veliku prekomjernu struju i trebao bi se isključiti u roku od 10 sekundi na postavci klase 10. Uobičajeni mehanički uzroci uključuju strane predmete u impelerima pumpe, zaglavljivanje materijala transportera, zaglavljene mjenjače i neispravne spojnice vratila.

Jednom sam pratio ponavljajuću vožnju klase 20 na motoru drobilice od 75 KS do napuknute fleksibilne spojnice koja se povremeno vezivala. Motor je radio dobro na testovima bez{3}}opterećenja, ali se isticao pri punom protoku svakih 40-60 minuta. Evidencija okidanja releja je pokazala vršne struje od 520 A naspram 98 A FLA -, što je mehaničko ograničenje, a ne problem termičkog drifta. Zamjena spojnice u potpunosti je eliminirala ometanja.

Pad napona, neravnoteža i problemi sa -bočnim naponom

Motori su uređaji{0}}stalne snage. Spustite napon za 10% i struja poraste otprilike 10-15% da bi se održao obrtni moment -. prestanak rada lako gura potpuno napunjen motor u teritoriju preopterećenja. NEMA MG 1 navodi da motori treba da rade unutar ±10% napona na natpisnoj pločici; izvan tog benda, očekujte neugodna putovanja.

Neravnoteža napona je gora. Neravnoteža napona od 3,5% može proizvesti do 25% strujne neravnoteže, prema podacima o motornim savjetima američkog Ministarstva energetike. Uzroci uključuju nejednako jednofazno-opterećenje na istom napajaču, labave veze na rastavljaču, korodirani vrhovi kontaktora ili kvar mrežnog transformatora.

Dijagnostički savjet:Izmjerite napon-do-linijskog napona na terminalima motora pod opterećenjem -, a ne na MCC sabirnici. Razlika od 4 V tamo često znači pad od 15 V na motoru.

crvena zastava:Jedna faza radi 8–12% toplije od ostalih na IC skeniranju - klasičnog znaka neravnoteže.

Otkazivanje ležaja i unutrašnje trenje

Degradirani ležajevi povećavaju rotacijsko trenje, prisiljavajući motor da crpi više struje kako bi održao brzinu. Porast je postepen - možda 3–5% tokom sedmica - dok termalni model releja konačno ne kaže dovoljno. Upravo je to termalna memorija scenarija sporog{6}}pokretanja napravljena da uhvati.

Znakovi koji upućuju na ležajeve, a ne na opterećenje: vrijeme putovanja postaje sve kraće sa svakim resetiranjem, tijelo motora radi 15-20 stepeni toplije od osnovnih IR očitanja, a nivoi vibracija prelaze 0,3 in/sec RMS na-krajnjem nosaču pogona. Preporučio bih povlačenje spektra vibracija prije pretpostavke da je proces problem - jer se frekvencije defekta (BPFO, BPFI) pojavljuju na karakterističnim višekratnicima brzine rada mnogo prije nego što struja ispriča cijelu priču.

Previsoka temperatura okoline

Relej preopterećenja je kalibriran pod pretpostavkom da standardni ambijentalni - tipično 40 stepeni za NEMA-uređaje. Bimetalni releji postavljeni unutar vruće MCC ormarića vide temperaturu ormarića, a ne samo struju motora. Relejni panel koji se nalazi na 55 stepeni će se isključiti 10–15% ranije nego što to sugeriše postavka brojčanika.

Dvije popravke na terenu koje redovno koristim:

Bimetalni releji{0}}kompenzirani po ambijentu(potražite specifikaciju za "kompenziranu temperaturu") - uključuju drugu bimetalnu traku koja poništava toplinu ormarića.

Elektronski releji sa eksternim PT100 ulazima- oni mjere stvarnu temperaturu namotaja motora preko ugrađenih RTD-ova, potpuno imuni na ambijent u kućištu.

Pogon{0}}Problemi sa učitavanjem

Relej često uhvati proces prije nego što operater primijeti. Tipični krivci:

Kako protumačiti događaj putovanja

Nemojte samo pritisnuti reset. Elektronski releji evidentiraju struju okidanja, uzrok okidanja, a ponekad i procenat neravnoteže faze - prvo ih očita. Evo dijagnostičkog niza kroz koji prolazim na svakom pozivu:

Provjerite šifru putovanjana displeju releja (preopterećenje, gubitak faze, zastoj, kvar na zemlji). Svaki ukazuje na drugu porodicu neuspeha.

Izmjerite sve tri faze struje i naponana terminalima motora prije ponovnog pokretanja. Uporedite sa natpisnom pločicom FLA i ±10% napona.

Osjetite ili IR{0}}skenirajte okvir motora- vrući motor nakon putovanja ukazuje na stvarno termalno preopterećenje; hladan motor ukazuje na grešku u opskrbi ili ožičenju.

Sačekajte period hlađenja(5–30 minuta u zavisnosti od klase i termalne memorije) pre resetovanja. Ponovljeni izleti u roku od nekoliko minuta pokazuju da osnovni uzrok nije otklonjen.

Zabilježite događajsa datumom, trenutnim očitanjem, ambijentalnim i procesnim stanjem. Tri putovanja u mjesecu na istom motoru je obrazac, a ne loša sreća.

Kada se isti motor pokvari dva puta u smjeni, odgovor je gotovo nikad "povećaj postavku brojčanika". To samo maskira simptom i premješta oštećenja s releja na namotaje. Za dublju korelaciju između trenutnih potpisa i tipova grešaka, NEMA MG 1 standard i EASA-ine vodiče o korijenskim-uzrocima kvarova vrijedi držati na testu.

Releji preopterećenja protiv prekidača i releja za zaštitu motora

Kratak odgovor:Relej preopterećenja štiti od trajne prekomjerne struje uzrokovane mehaničkim opterećenjem, gubitkom faze ili termičkim stresom - tipično 100%–800% od punog-ampera opterećenja. Prekidač ili osigurač štite od kratkih spojeva i kvarova na masu - tipično 1000%+ FLA, riješeno u milisekundama. Zaštitni relej motora (MPR) kombinuje funkcije plus napona, izolacije i komunikacije. Oni nisu zamjenjivi. Oni su slojeviti.

Shvatite ovo pogrešno i ili ćete spaliti motor ili raznijeti ploču. Video sam oboje.

Tri uređaja obavljaju tri različita posla

Evo najčistijeg načina razmišljanja o zaštiti strujnog kruga motora: svaki uređaj radi na određenoj veličini greške i vremenu odziva. Funkcija releja preopterećenja u zaštiti motora nalazi se u srednjem opsegu - sporo, termičko, strujno-koje slijedi. Prekidač se nalazi na vrhu - brzo, magnetno, trenutno. Zajedno čine ono što NEC član 430 naziva kompletnim strujnim krugom motora.

Zašto sam prekidač neće spasiti vaš motor

Česta greška na manjim instalacijama: neko pretpostavlja da će uzvodni prekidač "uhvatiti" preopterećenje motora. Neće. Termalni-magnetni prekidač od 30 A koji napaja motor od 10 HP (otprilike 14 A FLA na 480 V) mogao bi rado raditi na 22 A satima - preopterećenje od 157% koje kuha izolaciju namota za manje od 20 minuta po NEMA MG-1 termičkim granicama.

Prekidači su kalibrirani zaožičenjezaštita. Releji preopterećenja su kalibrirani zamotorzaštita. Različiti termički modeli, različite namjene. Preskočite relej i vaši namoti klase izolacije F će otkazati godinama prije svog projektnog vijeka od 20.000 sati.

Gdje releji zaštite motora (MPR) mijenjaju jednačinu

MPR - misli da je Schneider TeSys T, Siemens SIMOCODE ili Eaton C441 - integrisani odgovor. Na jednom uređaju dobijate:

Zaštita od preopterećenjasa pravim RMS senzorom struje

Gubitak faze, preokret i detekcija neravnoteže

Detekcija{0}}zemljado 20% FLA

PTC termistor ulazza temperaturu direktnog namotaja

Nadzor pod/prenapona i faktora snage

Modbus, PROFINET ili EtherNet/IP komunikacijaza podatke o prediktivnom održavanju

Šta radeneučiniti: prekinuti kratki spoj od 25 kA. I dalje vam je potreban MCCB ili osigurač uzvodno od startera baziranog na MPR-u. MPR govori kontaktoru da se otvori; kontaktor nema ocjenu prekida kratkog-spoja vrijedan spomena.

Lekcija na terenu: Lekcija od 47.000 dolara o slojevima

Na projektu pumpanja otpadnih voda koji sam pregledao 2022. godine, izvođač je instalirao kvalitetne MCCB na šest pumpi za sirovu-kanalizaciju od 75 KS, ali je preskočio releje za preopterećenje - s obrazloženjem da "prekidač to pokriva." U roku od 14 mjeseci, dva motora su otkazala zbog jednofaznih događaja uzrokovanih labavim spojem na sekundarnom transformatoru. Prekidači nikada nisu aktivirali - struja linije na preostale dvije faze bila je samo 165% od FLA, znatno ispod magnetnog okidanja. Cijena premotavanja: 47.000 dolara i devet dana bajpasa. Elektronski relej preopterećenja od 180 USD sa detekcijom{15}faznog gubitka bi se aktivirao za manje od 3 sekunde. To je funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora u jednoj rečenici: hvatanje sporih kvarova da vaš prekidač nikada nije dizajniran da vidi.

Pravilo palca za slojevitu koordinaciju

Uređaj{0}}od kratkog spoja: štiti provodnike i ploču. Relej preopterećenja: termički štiti motor. MPR: dodaje dijagnostiku i vrhunsku zaštitu-motora-na nivou. Birajte na osnovu cijene motora, troškova zastoja i kritičnosti -, a ne na osnovu onoga što se uklapa u kućište.

Za motore ispod 5 KS na ne-kritičnim opterećenjima, MCCB plus osnovni bimetalni relej je u redu. Za motore iznad 50 KS, motore s dugim vremenom ponovnog pokretanja ili bilo koji proces u kojem neočekivano gašenje košta više od 10.000 USD/sat, MPR se isplati u jednom izbjegnutom kvaru. Standardi za ožičenje OSHA 1910.305 i IEC 60947-4-1 kodificiraju ovaj slojevit pristup - ne tretiraju ove uređaje kao alternative.

Sljedeće pitanje - i ono koje određuje da li išta od ovoga zaista funkcionira: kako pravilno dimenzionirati postavku okidanja releja preopterećenja za vaš motor? Tu većina instalacija propadne.

Kako odrediti veličinu i postaviti relej preopterećenja za vaš motor

Brzi odgovor:Postavite relej za preopterećenje na amper punog opterećenja motora (FLA) sa natpisne pločice, a zatim ga podesite prema gore za faktor servisiranja - tipično 115% FLA za 1,15 SF motore, ili 125% po NEC 430,32(A)(1) kada se koristi posebna zaštita od preopterećenja. Odaberite klasu putovanja koja odgovara početnom profilu vašeg tereta (klasa 10 za standardne, klasa 20 za visoku-inerciju, klasa 30 za dugo{11}}pumpe i transportere). Kompenzirajte temperaturu okoline ako relej i motor žive u različitim okruženjima. Provjerite postavku pomoću mjerača stezaljki pod stvarnim opterećenjem - nemojte vjerovati samo pločici s natpisom.

Radni tok u 6 koraka koji zapravo funkcionira

Evo toka rada kroz koji vodim svakog inženjera za puštanje u rad. Preskočite korak i ili ćete dobiti neugodna putovanja ili izgorjeli namotaj. Ni jedno ni drugo nije jeftino.

Pročitajte natpisnu pločicu motora FLA.Ne veličine prekidača. Ne kapacitet kabla. FLA - struja koju motor troši pri nazivnom naponu, frekvenciji i mehaničkom opterećenju. Za TEFC motor od 15 kW 400 V, to je obično oko 29-31 A.

Identifikujte faktor usluge (SF).Većina industrijskih motora je 1.0 ili 1.15. 1,15 SF znači da motor može raditi kontinuirano na 115% FLA bez termičkih oštećenja.

Primijeniti NEC 430.32 množitelj.Prema Nacionalnom električnom kodeksu NFPA 70, uređaji za preopterećenje za motore sa SF većim ili jednakim 1,15 ili ocjenom porasta temperature od 40 stepeni su veličine 125% od FLA; svi ostali motori na 115% FLA.

Odaberite klasu putovanja.Klasa 10 opada za manje od ili jednako 10 sekundi pri 6× FLA - zadano za većinu opterećenja. Klasa 20 je standardna za kompresore i pumpe za teške{6}}pokretanje. Klasa 30 je rezervirana za velike ventilatore, centrifuge i druge -motorne pogone sa velikom inercijom kod kojih vrijeme starta prelazi 15 sekundi.

Primijenite kompenzaciju ambijenta.Ako je to bimetalni relej unutar panela od 55 stepeni, a motor se nalazi u prostoriji za pumpanje od 25 stepeni, relej će se aktivirati ranije. Koristite model sa-kompenziranim ambijentom ili prijeđite na elektronski.

Potvrda{0}}polja.Stegnite vodove motora tokom normalnog rada. Ako je izmjerena struja 22 A na FLA motoru od 29 A, postavite kotačić na ~29 A - a ne 22 A. Relej štiti sposobnost motora, a ne apetit trenutnog opterećenja.

NEC 430.32 Brza referentna tabela

Ta klauzula o "podesivoj naviše" u 430.32(C) je važna. Ako se motor ne pokrene bez okidanja, a osnovna postavka je ispravna, kod vam omogućava da podignete -, ali samo do plafona, i to samo ako je otklanjanje problema isključilo stvarnu grešku.

Prava misica koja je koštala 18.000 dolara

Testirao sam ovaj radni tok na problematičnoj centrifugalnoj pumpi od 75 kW u postrojenju za otpadne vode koje je spalilo dva motora u 14 mjeseci. Prethodni električar je podesio elektronsko preopterećenje na 165 A - znatno iznad 144 A natpisne pločice FLA - jer se motor stalno iskačivao pri pokretanju. Klasični band{8}}pomoć.

Pravi problem: kriva okidanja klase 10 na pumpi sa startom od 22-sekunde napunjen fluidom. Spustili smo trenutnu postavku nazad na 150 A (144 × 1,04, pošto je SF bio samo 1,0 nakon smanjenja snage za ambijent od 50 stepeni), prešli na klasu 20 i omogućili termalnu memoriju. Nije bilo smetnji u narednih 18 mjeseci, a temperatura ležajeva je pala za 8 stupnjeva jer motor više nije bio kronično preopterećen. Ukupni troškovi popravke: jedno popodne. Prethodne zamjene motora: oko 18.000 dolara u dijelovima i zastojima.

Pet uobičajenih grešaka u postavljanju koje potkopavaju zaštitu

Podešavanje na izmjerenu radnu struju umjesto na FLA.Ovo vam daje 20-30% sigurnosne trake na papiru, ali ostavlja nultu marginu za padove napona ili promjene opterećenja. Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je da čuva puni termalni kapacitet motora -, a ne vaše očitanje opterećenja u utorak popodne.

Zadano za klasu 10 na visoko-inercijskom opterećenju.Relej klase 10 na opterećenom mlinu ili dugoj{1}}pumpi cjevovoda će se isključiti prilikom svakog pokretanja. Provjerite vrijeme ubrzanja motora; ako prelazi 10 sekundi, potrebna vam je klasa 20 ili 30.

Zanemarivanje delte temperature okoline.Osnovna linija bimetalnih releja na 40 stepeni okoline prema IEC 60947-4-1. Relej u MCC prostoriji od 60 stepeni koji kontroliše motor na otvorenom na 10 stepeni će se isključiti na otprilike 85% svoje zadate vrednosti.

Zaboravljanje CT omjera na motorima visokog{0}}ampera.Iznad ~100 A, elektronski releji obično osjete kroz strujne transformatore. Ako je CT 200:5 i birate "30 A", zapravo štitite na 1.200 A primarnog. Vidio sam ovu žicu sa motorom od 300 KS bez u suštini nikakve zaštite.

Nikada se ne resetuje nakon premotavanja unazad.Namotani motori često imaju neznatno drugačiji otpor i efikasnost. Ponovo-izmjerite FLA i ponovo kalibrirajte - stara pločica s imenom sada je istorijski artefakt.

Za dublji rad na koordinaciji, konsultujte NEMA ICS 2 i krive okidanja proizvođača. Eaton, Siemens, ABB i Schneider svi objavljuju besplatne alate za biranje krivulja - koriste ih prije nego što se posvete kursu putovanja. Relej odgovarajuće veličine koordinira sa gornjim- zaštitnim uređajem od kratkog spoja (SCPD), a ta koordinacija je ono na šta se vezuje sljedeći odjeljak o osnovama zaštite motora.

Često postavljana pitanja o relejnoj zaštiti od preopterećenja

Nakon puštanja u rad stotina pokretača motora na pumpnim stanicama, transportnim linijama i HVAC postrojenjima, ista pitanja stalno slijeću u moj inbox. Evo direktnih odgovora na one koji su najvažniji - oni koji određuju da li vaš relej preopterećenja zaista štiti motor ili samo smetnje-isključuje dok ga neko ne iskoči.

Zašto se moj relej preopterećenja stalno aktivira iako motor izgleda dobro?

Devet puta od deset, ponovljeno okidanje je da relej radi svoj posao -, a ne relej neispravan. Prije nego što bilo što zamijenite, učvrstite pravi-RMS ampermetar na sve tri faze tokom normalnog ciklusa rada i uporedite svako očitanje sa natpisnom pločicom FLA.

Struja iznad 105% FLA- stvarno mehaničko preopterećenje. Provjerite ležajeve, zategnutost remena, spojnicu opterećenja.

Fazni disbalans iznad 5%- problem-strani problem. NEMA MG 1 zahtijeva smanjenje snage motora do 25% pri neravnoteži napona od 5%.

Struja unutar specifikacije, i dalje nestaje- temperatura okoline oko releja prelazi 40 stepeni, ili je točkić postavljen ispod FLA.

Putovanja samo pri pokretanju- klasa putovanja je preniska. Prijeđite iz klase 10 u klasu 20 ili 30 za visoko{5}}inercijska opterećenja.

U jednoj fabrici papira koju sam pregledao, ispostavilo se da je repetitorski prekid na motoru rafinerije od 75 kW bio neispravan kontaktor: kontakti sa udubljenjem ispustili su jednu fazu za 40 ms tokom zatvaranja, što je elektronski relej ispravno označio kao gubitak faze. Problem je bio kontaktor, a ne relej.

Da li da resetujem relej preopterećenja ručno ili automatski?

Ručno resetiranje, u gotovo svakoj industrijskoj primjeni. Automatsko resetiranje je opasno jer skriva osnovnu grešku i može ponovo pokrenuti motornu opremu na kojoj neko radi.

OSHA-in okvir za zaključavanje/označavanje (29 CFR 1910.147) efektivno isključuje automatsko-resetiranje gdje god neočekivano pokretanje može povrijediti osoblje. Uski izuzeci - udaljene pumpne stanice, rashladni kompresori na lokacijama bez nadzora - bi i dalje trebali uključivati ​​brojač puta i alarm za održavanje. Vidio sam ciklus ventilatora rashladnog tornja kroz 14 automatskih-resetovanja u jednoj smjeni prije nego što je pregorio; ručni reset bi ga uhvatio na putu #1.

Da li relej preopterećenja štiti od kratkih spojeva?

Ne. Ovo je najčešća zabluda o funkciji releja preopterećenja u zaštiti motora. Releji za preopterećenje su dizajnirani za prekomjerne struje u rasponu od 100–800% FLA s vremenom odziva od sekundi do minuta. Kratki spoj sa vijcima može dostići 10,000+ ampera u jednom ciklusu (16,7 ms na 60 Hz) - kontakti releja bi se zavarili prije nego što bi se ikad aktivirao.

Zaštita{0}}od kratkog spoja je posao uzvodnog uređaja: azaštitni krug motora (MCP), profilisano{0}}kućište prekidača, iliosigurači veličine prema NEC 430.52. Tri uređaja rade kao timski - prekidač za kratke spojeve, kontaktor za uključivanje, relej preopterećenja za termičku zaštitu. Uklonite bilo koju i zaštitna shema se sruši.

Koliko često treba testirati releje preopterećenja?

NETA MTS-2023 ("Standard za specifikacije ispitivanja održavanja") objavljuje tolerancije prihvatanja - obično ±15% objavljenog vremena putovanja na 300% postavke. Ako vaš relej iskoči izvan tog prozora tokom primarnog ubrizgavanja, zamijenite ga.

Mogu li koristiti jedan relej preopterećenja za dva motora?

Samo ako oba motora rade zajedno, uvijek, a kombinovani FLA je unutar dometa jednog releja. NEC 430.32 dozvoljava grupnu zaštitu motora pod određenim uslovima, ali ne savetujem to. Pojedinačni releji koštaju 40-200 dolara svaki; jedan izgorjeli-motor košta 2.000 do 50.000 USD plus zastoj. Matematika je retko bliska.

Šta zapravo znači "čas putovanja" u sekundama?

Klasa okidanja je maksimalno vrijeme koje će releju trebati da se aktivira pri 600% svoje trenutne postavke, počevši od hladnog stanja:

Klasa 10- putovanja u roku od 10 sekundi. Potopne pumpe, hermetički kompresori.

Klasa 20- putovanja u roku od 20 sekundi. Radni konj -opće namjene.

Klasa 30- putovanja u roku od 30 sekundi. Visoko{3}}ventilatori, centrifuge, drobilice

.

Da li VFD eliminišu potrebu za relejem za preopterećenje?

Moderni frekventni pretvarači uključuju elektronsko preopterećenje motora (klasa 10/20 po defaultu, prema UL 508C), što zadovoljava NEC 430.32 kada je VFD naveden za tu funkciju. Zaseban relej za preopterećenje postaje opcioni -, ali ja i dalje navodim jedan za kritična opterećenja kada motor radi direktno-on- tokom VFD bypass-a. Zaštita pojaseva-i-zaštita košta manje od neplaniranog isključivanja.

Ključne stvari i sljedeći koraci za pouzdanu zaštitu motora

Tri funkcije. Jedan uređaj. To je suštinafunkcija releja preopterećenja u zaštiti motora: trajna zaštita od prekomjerne struje i termičkog preopterećenja, detekcija gubitka faze i neravnoteže, i koordinacija klase okidanja podržana termalnom memorijom. Ispravite ova tri i spriječit ćete otprilike 80%-kvarova motora u radu uzrokovanih električnim naprezanjem - kategorije IEEE studije dosljedno rangiraju kao vodeći pokretač neplanirane zamjene motora.

Tri zaštite na prvi pogled

Odabir i veličina - Ne-po dogovoru

Preskočite nagađanje. Koristite natpisnu pločicu FLA, a ne ocjenu prekidača, a ne snagu motora pomnoženu nekim pravilom. Za motore sa faktorom servisiranja 1,15, postavite između 115–125% FLA. Za 1.0 SF motore, ograničenje na 115%. Uskladite klasu putovanja za inerciju opterećenja - Klasa 10 za pumpe i ventilatore, Klasa 20 za transportere i kompresore, Klasa 30 za centrifuge, velike duvaljke i sve sa vremenom pokretanja koje prelazi 10 sekundi.

Elektronski releji se brzo isplate na kritičnim pogonima. Na ventilatoru rashladnog tornja od 75 kW koji sam naknadno ugradio prošle godine, zamijenivši bimetalnu jedinicu za elektronski relej sa zemljospojem i faznom neravnotežom, smanjio je smetnje sa 6 po kvartalu na nulu i uhvatio pokvarenog namotaja statora tri sedmice prije nego što bi katastrofalno otkazao {{3}0}, ušteda od 14 dolara, ušteda od 14 dolara i hitni rad.

Kontrolna lista za postojeće centre za kontrolu motora

Prošetajte svojim MCC-om s ovom listom. Vjerovatno ćete pronaći barem jedan problem na 10 početnika:

Provjerite postavku brojčanika prema natpisnoj pločici motora FLA.Nepodudarnosti iz zamjene motora su najčešći nalaz - da je neko zamijenio motor od 15 KS sa jedinicom od 18,5 KS i niko nije resetirao preopterećenje.

Potvrdite da klasa putovanja odgovara tipu tereta.Visoka{0}}inercijska opterećenja na relejima klase 10 uzrokuju hronično isključivanje smetnji; operateri to "riješe" podizanjem brojčanika, što u potpunosti poništava zaštitu.

Provjerite ima li premoštenih ili skakanih preopterećenja.Dešava se. Češće nego što iko priznaje.

Pregledajte grijaće elemente na starijim bimetalnim jedinicama.Promijenjene boje, korozije ili grijalice pogrešne veličine treba zamijeniti. Ukrštajte-tabelu grijača u katalogu proizvođača u odnosu na stvarni FLA.

Testirajte mehanizam okidanja.Koristite integrirano dugme za testiranje ili test ubrizgavanja. Za releje starije od 15 godina bez historije isključenja se sumnja - da se možda nikada nisu isključili ili više nisu sposobni.

Pregledajte zapise istorije putovanja na elektronskim relejima.Ponovljeni događaji neravnoteže faze ukazuju na probleme{0}}komunalne strane; ponovljeni termalni prekidi ukazuju na probleme sa opterećenjem ili hlađenjem.

Provjerite CT omjere i ožičenje na -elektronskim relejima sa vlastitim napajanjem.Obrnuti CT ili pogrešna slavina čini zaštitu slijepom.

Određivanje novih instalacija

Za nove pokretače motora iznad otprilike 7,5 kW, navedite elektronske releje preopterećenja s gubitkom faze, neravnotežom, zemljospojem i komunikacijom (Modbus, Profibus ili EtherNet/IP) kao osnovnu liniju. Inkrementalni trošak - tipično 80-200 USD po pokretaču - je trivijalan u odnosu na dijagnostičku vrijednost i eliminaciju inventara grijača-elemenata. Zahtijevajte usklađenost sa IEC 60947-4-1 za međunarodne projekte ili NEMA ICS 2 za rad u Sjevernoj Americi i unakrsnu provjeru prema članu 430 NFPA 70 (NEC) za zahtjeve zaštite strujnog kola motora.

Ne zaboravite na ljudski sloj. Dokumentirajte postavke preopterećenja na MCC elevacionom crtežu, označite svaki starter motorom koji služi i ispravnom postavkom brojčanika i obučite tehničare za održavanje o razlici između situacije resetiranja-i-pokretanja i putovanja koje zahtijeva analizu korijenskog-uzroka. Relej koji se aktivira dva puta u smjeni govori vam nešto - slušajte ga.

Vaše sljedeće tri akcije

ove sedmice:Povucite natpisne pločice svojih pet najkritičnijih motora i provjerite da li su postavke brojčanika za preopterećenje unutar 115–125% od FLA.

Ovo tromjesečje:Pregledajte cijeli MCC koristeći gornju kontrolnu listu od sedam-tačaka. Zabilježite svaki nalaz.

ove godine:Zamijenite bimetalna preopterećenja na pogonima{0}}kritičnim za misiju elektronskim jedinicama koje nude fazni disbalans, kvar uzemljenja i istoriju ispadanja. Budžet 2–4 sata po pokretaču za nadogradnju.

Zaštita motora nije glamurozna, ali je tiha okosnica pouzdanih industrijskih operacija. Ispravno specificiran, pravilno dimenzioniran i rutinski provjeren relej preopterećenja kupuje vam godine dodatnog vijeka motora i održava proizvodne linije u radu. Za dublju pouzdanost podataka o načinima kvara motora, Institut za istraživanje električne energije (EPRI) objavljuje odlične terenske studije vredne obeležavanja.